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1、学习项目2:高压配电柜的设计与施工,单元2.高压配电柜的设计与施工 ,单元1.高压电器及高压配电柜的选择,单元1.高压电器及高压配电柜的选择,一、高压电器 1.高压开关设备 2.高压熔断器 3.互感器 4.高压开关柜,二、选择 1.高压开关电器的选择及校验 2.高压开关柜的选择 3.互感器的选择校验,1.高压开关设备,1.1 高压隔离开关,文字符号：QS,主要作用：隔离高压电源,结构特点：断开后，有明显的断开点,一、高压电器,使用特点：隔离开关没有灭弧装置，所以不容许带负荷操作。但可容许通断一定的小电流，如励磁电流不超过2A的35KV、1000KVA及以下的空载变压器电路、电容电流不超过5A的
2、10KV及以下、长5Km的空载输电线路以及电压互感器和避雷器回路等。,类型：,1）按安装地点分：户内式和户外式,GN19-12,1上接线端子 2静触头 3闸刀 4套管绝缘子 5下接线端子 6框架 7转轴 8拐臂 9升降绝缘子 10支柱绝缘子,GN8-10型高压隔离开关外形,2）按有无接地开关分：不接地、 单接地、双接地；, 接地隔离开关作用：用来进行电气设备的短接、连锁和隔离，一般是用来将退出运行的电气设备和成套设备部分接地和短接。, 接地开关：用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件（如短路下），可在规定时间内承载规定的异常电流；在正常回路条件下，不要求承载电流。大多与隔离开关构成一个
3、整体，并且在接地开关和隔离开关之间有相互连锁装置。, 3CJ1户内高压接地隔离开关为西门子公司产品。它是一种多用途，可模块化配置的高压电气设备，可以配置接地开关、熔断器等设备，成为一个多功能的装置。, 3D型户内高压接地隔离开关也为西门子公司产品。它用于12KV36KV的室内高压供配电线路上，可采用手动操动机构或电动操动机构进行操作。,高压隔离开关的全型号的表示和含义：,1.2 高压负荷开关,文字符号：QL,作用： (1) 能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但是不能用它来断开短路电流； (2) 高压负荷开关大多还具有隔离高压电源，保证其后的电气设备和线路安全检修的功能，这种负荷开关又称“功率隔
4、离开关”或“负荷隔离开关”。, 特点： (1) 只具有简单的灭弧装置，必须借助熔断器来切断短路电流，故负荷开关常与熔断器一起使用。 (2) 负荷隔离开关断开后通常有明显的断开间隙，与高压隔离开关一样。, 类型： (1) 根据所采用的灭弧介质不同分： 固体产气式、压气式、油浸式、真空式和六氟化硫（SF6）等 (2) 按安装场所分： 户内式和户外式,1主轴 2上绝缘子兼气缸 3连杆 4下绝缘子 5框架 6RNI型熔断器 7下触座 8闸刀 9弧动触头 10绝缘喷嘴(内有弧静触头) 11主静触头 12上触座 13断路弹簧 14绝缘拉杆 15热脱扣器,FN3-10RT户内压气式负荷开关外形,西门子公司1
5、2KV的真空负荷开关外形图,西门子公司12KV的真空负荷开关剖面图,1上支架 2前支撑杆3静触头 4动触头 5波纹管 6软联结 7下支架 8下结线端子 9接触压力弹簧和分闸弹簧 10操作杆 11下支持绝缘子 12后支撑杆 13陶瓷外壳 14上支持绝缘子 15上结线端子,SF6高压负荷开关和油浸式负荷开关： 特点：灭弧能力强，容量大，但都必须与熔断器串联使用才能断开短路电流，而且断开后无可见间隙，不能作隔离开关用。适用于35KV及以下的户外电网。 应用：35kV及以下的户外电网。,户外式高压负荷开关,户内式高压负荷开关,高压负荷开关全型号的表示和含义如下：,1.3 高压断路器,文字符号：QF,作
6、用： （1）通断正常的负荷电流和过负荷电流； （2）通断一定的短路电流； （3）在保护装置作用下，自动跳闸，切断短路电流。,类型：,按灭弧介质分：油断路器、真空断路器、SF6断路器,按使用场合分：户内型、户外型,按分断速度分：高速（0.01S）、 中速（0.10.2S）、低速（0.2S）,高压断路器的全型号表示和含义：,多油断路器的油量多，兼有灭弧和绝缘的双重作用；少油断路器的油量少，只作灭弧介质用。,1.油断路器：包括多油和少油,SN10-10型少油断路器外形结构,内部剖面结构,1铝帽 2油气分离器 3上接线端子 4油标 5静触头 6灭弧室 7动触头 8中间滚动触头 9下接线端子 10转轴
7、11拐臂 12基座 13下支柱瓷瓶 14上支柱瓷瓶 15断路弹簧 16缘筒 17逆止阀 18绝缘油,组成结构：由油箱、传动机构和框架三部分组成。 1）油箱：断路器的核心部分 油箱的上部为“铝帽” 铝帽的上部为“油汽分离室”，其作用是将灭弧过程中产生的油汽混合物旋转分离，气体从顶部排气孔排出，而油则沿内壁流回灭弧室。,铝帽的下部装有“插座式静触头”，有34片弧触片。断路器在合闸或分闸时，电弧总在弧触片和“动触头(导电杆)”端部的弧触头之间产生，从而保护了静触头的工作触片。,油箱的中部为“灭弧室”，外面套的是高强度的绝缘筒，灭弧室的结构如下图所示。,1第一道灭弧沟 2第二道灭弧沟 3第三道灭弧沟
8、4吸弧钢片,油箱的下部为高强度铸铁制成的 基座，基座内有操作断路器动触头 （导电杆）的转轴和拐臂等传动机构，导电杆通过中间滚动触头与下 接线柱相连。,2）传动机构：转轴和拐臂 3）框架：用来固定断路器,断路器的导电回路是： 上接线端子静触头导电杆(动触头) 中间滚动触头下接线端子。,工作及灭弧原理,1）合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路。,2）分闸或自动跳闸时，导电杆向下运动并离开静触头，产生电弧；电弧的高温使油分解形成气泡，使静触头周围的油压骤增，压力使逆止阀上升堵住中心孔，致使电孤在封闭的空间内燃烧，灭弧室内的压力迅速增大。,同时，导电杆迅速向下运动，产生的油气混合物
9、在灭弧室内的一、二、三道灭弧沟和下面的纵吹油囊中对电弧进行强烈地横、纵吹；下部的绝缘油与被电弧燃烧的油迅速对流，对电弧起到油吹弧和冷却的作用。由于上述灭弧方法的综合作用，使电弧迅速熄灭。,1静触头 2吸弧钢片 3横吹灭弧沟 4纵吹灭弧囊 5电弧 6动触头,灭弧室灭弧过程示意图,特点： 1）少油断路器的油量少，绝缘油只起灭弧作用而无绝缘功能，结构简单，体积小，重量轻。用于不需频繁操作和不要求高速开断的电网中。,注：在通电状态下，油箱外壳带电，必须与大地绝缘，人体不能触及。但燃烧爆炸的危险性小。在运行时，要注意观察油标，以确定绝缘油的油量，防止因油量的不足使电弧无法正常熄灭而导致的油箱爆炸事故的产
10、生。,2）SNl010型断路器可配用CS2型手动操动机构、CD型电磁操动机构或CT型弹簧操动机构。,2.高压真空断路器,特点： 高压真空断路器是利用“真空”作为绝缘和灭弧介质，灭弧能力强、无爆炸、低噪音、体积小、重量轻、寿命长、电磨损少、结构简单、无污染、可靠性高、维修方便，属高速断路器，是实现无油化改造的理想设备。因此，虽然价格较贵，在要求频繁操作和高速开断的场合，尤其是安全要求较高的工矿企业、住宅区、商业区等被广泛采用。,类型：根据其结构分有落地式、悬挂式、手车式三种形式；按使用场合分有户内式和户外式。,悬挂式,落地式真空断路器,手车式高压真空断路器,手车式高压真空断路器,ZN3-10型真
11、空断路器外形,1上接线端子（后出线） 2真空灭弧室 3下接线端子（后出线） 4操动机构箱 5合闸电磁铁 6分闸电磁铁 7断路弹簧 8底座,真空断路器灭弧室结构,1一静触头 2一动触头 3一屏蔽罩 4一波纹管 5一与外壳封接的金属法兰盘 6一波纹管屏蔽罩 7一绝缘外壳,工作原理 在触头刚分离时，触头间只产生真空电弧。电弧的温度很高，使金属触头表面产生金属蒸气，由于触头的圆盘状设计使真空电弧在主触头表面快速移动，其金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空度。因此，电弧暂时熄灭，触头间的介质强度迅速恢复；电流过零后，外加电压虽然很快恢复，但触头间隙不
12、会再被击穿，真空电弧在电流第一次过零时就能完全熄灭。,3.SF6断路器（LN、LW型）,户外式SF6断路器,户内式高压SF6断路器, SF6气体的特性:,是种五色、无味、无毒且不易燃的惰性气体，兼有灭弧和绝缘功能,150以下时，其化学性能相当稳定。,1）由于SF6中不含碳(C)元素，对于灭弧和绝缘介质来说，具有极为优越的特性，不需要象油断路器那样要经常检修；,2）SF6不含氧(O)元素，因此不存在触头氧化问题，所以其触头磨损少，使用寿命长。 3）SF6具有优良的电绝缘性能，在电流过零时，电弧暂时熄灭后，SF6能迅速恢复绝缘强度，从而使电弧很快熄灭。,4）在电弧的高温作用下，SF6会分解出氟(F
13、2)，具有较强的腐蚀性和毒性，且能与触头的金属蒸汽化合为种具有绝缘性能的白色粉末状的氟化物，因此，SF6断路器的触头一般都设计成具有自动净化的作用。这些氟化物在电弧熄灭后的极短时间内能自动还原。对残余杂质可用特殊的吸附剂清除，基本上对人体和设备没有什么危害。,六氟化硫（SF6）断路器特点: 利用SF6气体作灭弧和绝缘介质，触头磨损少，使用寿命长，无须经常检修，电绝缘性能好，结构简单，灭弧能力强，无燃烧爆炸危险，属高速断路器。但是，SF6断路器的要求加工精度高，密封性能要求严，价格相对昂贵。适用于需频繁操作及有易燃易爆炸危险的场所。,类型 : 按SF6断路器灭弧室的结构形式分，有压气式、自能灭弧
14、式(旋弧式、热膨胀式)和混合灭弧式(一般采用以上几种灭弧方式的组合，如压气+旋弧式等)。 注：我国生产的LNl、LN2型为压气式，LW3型户外式采用旋弧式灭弧结构。,LN2-10高压SF6断路器,1上接线端子 2绝缘筒 3下接线端子 4操动机构箱 5小车 6断路弹簧,SF6高压断路器灭弧室,1静触头 2绝缘喷嘴 3动触头 4汽缸 5压气活塞 6电弧,工作原理: 断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定的。当跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的汽缸由断路器的操动机构通过连杆带动离开静触头，电弧在动、静触头间产生，汽缸和活塞的相对运动压缩SF6气体并使之通过绝缘喷嘴吹出，用吹弧法来迅速熄灭电弧。,1
15、.4 高压开关设备的常用操动机构,操动机构的型号表示和含义如下：,1）CS系列手动操动机构, 特点:手动和远距离跳闸，只能手动合闸；采用交流操作电源；无自动重合闸功能；操作速度有限，所操作的断路器开断的短路容量不宜超过100MVA；结构简单，价格低廉；一般用于操作容量630KVA以下的变电所中的隔离开关和负荷开关。,1操作手柄 2外壳 3跳闸指示牌 4脱扣器盒 5跳闸铁心,CS2型手动操动机构的外形结构,SC6型的手动操动机构和GN8型高压隔离开关的配合使用,1GN8隔离开关 2焊接钢管 3调节杆 4CS6手动操动机构 5操作手柄,2) 弹簧操动机构,特点: 不仅能手动和远距离跳、合闸，且操作电源交、直流均可，又可实现一次重合闸，因而其保护和控制装置可靠、简单。虽然结构复杂，价格较贵，但其应用已越来越广泛。,3) 电磁操动机构,特点: 能手动和远距离跳、合闸（通过其跳、合闸线圈），也可进行自动重合闸，合闸功率大，但需直流操作电源。,1外壳 2跳闸线圈 3手动跳闸铁心 4合闸线圈 5合闸操作手柄 6缓冲底座 7接线端子排 8辅助开关 9分合指示器,
